CN117921293A - 一种精密半导体法兰零部件的焊接工装及焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机械制造技术领域，具体涉及一种精密半导体法兰零部件的焊接工装及焊接方法，焊接工装包括中心定位模块和平行定位模块；所述底座的顶面中心有中空的凸台；中心定位模块用于将法兰头的底部与底座中心对正，保证法兰零部件的同轴度；平行定位模块用于将法兰密封端与底座平行对正，保证法兰零部件的平行度。焊接时先使用中心定位模块组装后焊接法兰外侧焊缝，零件未冷却时拆除中心定位模块，安装平行定位模块，然后焊接法兰内侧焊缝。本发明工装结构合理，焊接方法创新，可以保证较高的零件同轴度和平行度要求，可以作为精密半导体法兰零部件通用的焊接方法，大大提高焊接良率与零件精密等级。
Description
技术领域
本发明涉及机械制造技术领域，具体涉及一种精密半导体法兰零部件的焊接工装及焊接方法。
背景技术
随着电子集成电路，智能制造的快速发展和普及，对于半导体装备的需求量也日益增加。法兰零部件作为一种必不可少的关键性零部件，要将通用型标准KF法兰与非标件焊接在一起，其较高的同轴度和平行度要求，对加工生产提出了较大的挑战。由于非标件结构千变万化，标准KF法兰也存在多种型号，很难找到一种焊接方案来实现精密焊接。
高端半导体装备零部件的KF法兰焊接零部件，该零件有较典型的特征，一般由标准件KF法兰与金属非标件焊接而成，要求法兰密封面与金属非标件密封面的平行度高达0.02毫米，同轴度高达0.01毫米，内部通有毒或高腐蚀性气体，焊接需要保证密封性的同时，需要保证同轴度和平行度要求，这样对于焊接手法提出了极高的要求，必须采用特殊的工装和焊接方法。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种精密半导体法兰零部件的焊接工装及焊接方法。
本发明采用的具体技术方案如下：
一种精密半导体法兰零部件的焊接工装，所述法兰零部件包括一体连接的法兰头和法兰密封端、底座，焊接工装包括中心定位模块和平行定位模块；所述底座的顶面中心有中空的凸台；所述中心定位模块用于将法兰头的底部与底座中心对正，保证法兰零部件的同轴度；所述平行定位模块用于将法兰密封端与底座平行对正，保证法兰零部件的平行度。
所述中心定位模块包括右法兰头定位块、左法兰头定位块、右底座定位块、左底座定位块、定位轴、锁紧垫片和中心锁紧螺母；所述右法兰头定位块和左法兰头定位块为半环形，且顶面边缘加工成倒角，左右合并安装于法兰头中心的空腔内部；所述右底座定位块和左底座定位块为半环形，底边缘加工成倒角，左右合并安装于底座凸台的中空内部；
所述定位轴中间为粗部，两端为细部，粗部竖直穿过右法兰头定位块和左法兰头定位块、右底座定位块和左底座定位块形成的环形中心，两端的细部带有螺纹，分别通过一组中心锁紧螺母紧固。
所述平行定位模块包括右矫正环、左矫正环和平行度锁紧螺母；所述右矫正环和左矫正环水平开设两组螺纹孔，从左右两侧组装包裹在法兰头的外侧，且组装后将平行度锁紧螺母旋入螺纹孔锁紧。
所述中心锁紧螺母与定位轴的粗部之间加设锁紧垫片。
所述右法兰头定位块和左法兰头定位块、右底座定位块和左底座定位块组装后同轴心且外径相同，共同紧密安装于法兰头和凸台的内部。
所述法兰头底部与底座交界处为焊缝，焊缝内缘一周为内侧焊缝，焊缝外缘一周为外侧焊缝。
所述中心定位模块和平行定位模块的材质为304不锈钢。
一种精密半导体法兰零部件的焊接方法，包括如下步骤：
（1）首先将右底座定位块和左底座定位块分别从左右合并安装于底座凸台的中空内部，利用倒角的斜角自动对心原理保证较高的同轴度；
（2）然后将右法兰头定位块和左法兰头定位块安装于法兰头中心的空腔内部，利用倒角的斜角自动对心原理保证较高的同轴度；
（3）再将定位轴的粗部竖直穿过右法兰头定位块和左法兰头定位块、右底座定位块和左底座定位块形成的环形中心，分别通过一组中心锁紧螺母紧固，完成中心定位模块的组装；
（4）焊接法兰的外侧焊缝，并在法兰零部件未冷却时拆除中心定位模块；
（5）安装平行定位模块，将右矫正环和左矫正环从左右两侧组装包裹在法兰头的外侧，且组装后将平行度锁紧螺母旋入螺纹孔锁紧，完成平行定位模块的组装；
（6）焊接法兰的内侧焊缝，最后拆除平行定位模块，完成全部焊接。
与现有技术相比，本发明具有如下有益技术效果：
本发明在焊接时先使用中心定位模块组装后焊接法兰外侧焊缝，零件未冷却时拆除中心定位模块，安装平行定位模块，然后焊接法兰内侧焊缝。可以保证较高的零件同轴度和平行度要求，大大提高焊接良率与零件精密等级。同时满足高精度的尺寸公差、高同轴度和平行度的要求。
本发明的中心定位模块右法兰头定位块和左法兰头定位块的顶面加工成倒角，安装于法兰头中心的空腔内部，利用倒角的斜角自动对心原理保证较高的同轴度。
本发明焊接时，利用焊缝自动收缩原理，在平行定位模块的作用下，自动实现高精度尺寸和平行度。
附图说明
图1为半导体法兰零部件的结构示意图；
图2为本发明焊接工装的整体结构爆炸图；
图3为本发明中心定位模块的使用示意图；
图4为本发明平行定位模块的使用示意图；
图中，1、中心定位模块；101、右法兰头定位块；102、左法兰头定位块；103、右底座定位块；104、左底座定位块；105、定位轴；106、锁紧垫片；107、中心锁紧螺母；2、平行定位模块；201、右矫正环；202、左矫正环；203、平行度锁紧螺母；3、底座；4、法兰头；5、外侧焊缝；6、内侧焊缝；7、法兰密封面。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明，但本发明的保护范围不受具体实施例所限。
图1为半导体法兰零部件的结构示意图，如图所示，法兰零部件包括一体连接的法兰头4和法兰密封端7、底座3。法兰头4底部与凸台交界处为焊缝，焊缝内缘一周为内侧焊缝6，焊缝外缘一周为外侧焊缝5。
图2为本发明焊接工装的整体结构爆炸图，如图所示，焊接工装包括中心定位模块1和平行定位模块2；所述底座3的顶面中心有中空的凸台；所述中心定位模块1用于将法兰头4的底部与底座3中心对正，保证法兰零部件的同轴度；所述平行定位模块2用于将法兰密封端7与底座3平行对正，保证法兰零部件的平行度。
图3为本发明中心定位模块的使用示意图，如图所示，中心定位模块1包括右法兰头定位块101、左法兰头定位块102、右底座定位块103、左底座定位块104、定位轴105、锁紧垫片106和中心锁紧螺母107；所述右法兰头定位块101和左法兰头定位块102为半环形，且顶面边缘加工成倒角，左右合并安装于法兰头4中心的空腔内部，倒角卡住法兰头4的底部；所述右底座定位块103和左底座定位块104为半环形，底边缘加工成倒角，左右合并安装于底座3凸台的中空内部；定位轴105中间为粗部，两端为细部，粗部竖直穿过右法兰头定位块101和左法兰头定位块102、右底座定位块103和左底座定位块104形成的环形中心，两端的细部带有螺纹，分别通过一组中心锁紧螺母107紧固，中心锁紧螺母107与定位轴105的粗部之间加设锁紧垫片106。右法兰头定位块101和左法兰头定位块102、右底座定位块103和左底座定位块104组装后同轴心且外径相同，共同紧密安装于法兰头4和凸台的内部。
图4为本发明平行定位模块的使用示意图，如图所示，平行定位模块2包括右矫正环201、左矫正环202和平行度锁紧螺母203；所述右矫正环201和左矫正环202水平开设两组螺纹孔，从左右两侧组装包裹在法兰头4的外侧，且组装后将平行度锁紧螺母203旋入螺纹孔锁紧。
中心定位模块1和平行定位模块2的材质为304不锈钢。
使用上述精密半导体法兰零部件的焊接方法，包括如下步骤：
（1）首先将右底座定位块103和左底座定位块104分别从左右合并安装于底座凸台的中空内部，利用倒角的斜角自动对心原理保证较高的同轴度；
（2）然后将右法兰头定位块101和左法兰头定位块102安装于法兰头4中心的空腔内部，利用倒角的斜角自动对心原理保证较高的同轴度；
（3）再将定位轴105的粗部竖直穿过右法兰头定位块101和左法兰头定位块102、右底座定位块103和左底座定位块104形成的环形中心，分别通过一组中心锁紧螺母107紧固，完成中心定位模块1的组装；
（4）焊接法兰的外侧焊缝5，并在法兰零部件未冷却时拆除中心定位模块1；
（5）安装平行定位模块2，将右矫正环201和左矫正环202从左右两侧组装包裹在法兰头4的外侧，且组装后将平行度锁紧螺母203旋入螺纹孔锁紧，完成平行定位模块2的组装；
（6）焊接法兰的内侧焊缝6，最后拆除平行定位模块2，完成全部焊接。
Claims (8)
1.一种精密半导体法兰零部件的焊接工装，所述法兰零部件包括一体连接的法兰头(4)和法兰密封端、底座(3)，其特征在于：焊接工装包括中心定位模块(1)和平行定位模块(2)；所述底座(3)的顶面中心有中空的凸台；所述中心定位模块(1)用于将法兰头(4)的底部与底座(3)中心对正，保证法兰零部件的同轴度；所述平行定位模块(2)用于将法兰密封端与底座(3)平行对正，保证法兰零部件的平行度。
2.根据权利要求1所述的精密半导体法兰零部件的焊接工装，其特征在于：所述中心定位模块(1)包括右法兰头定位块(101)、左法兰头定位块(102)、右底座定位块(103)、左底座定位块(104)、定位轴(105)、锁紧垫片(106)和中心锁紧螺母(107)；所述右法兰头定位块(101)和左法兰头定位块(102)为半环形，且顶面边缘加工成倒角，左右合并安装于法兰头(4)中心的空腔内部；所述右底座定位块(103)和左底座定位块(104)为半环形，底边缘加工成倒角，左右合并安装于底座(3)凸台的中空内部；
所述定位轴(105)中间为粗部，两端为细部，粗部竖直穿过右法兰头定位块(101)和左法兰头定位块(102)、右底座定位块(103)和左底座定位块(104)形成的环形中心，两端的细部带有螺纹，分别通过一组中心锁紧螺母(107)紧固。
3.根据权利要求1所述的精密半导体法兰零部件的焊接工装，其特征在于：所述平行定位模块(2)包括右矫正环(201)、左矫正环(202)和平行度锁紧螺母(203)；所述右矫正环(201)和左矫正环(202)水平开设两组螺纹孔，从左右两侧组装包裹在法兰头(4)的外侧，且组装后将平行度锁紧螺母(203)旋入螺纹孔锁紧。
4.根据权利要求2所述的精密半导体法兰零部件的焊接工装，其特征在于：所述中心锁紧螺母(107)与定位轴(105)的粗部之间加设锁紧垫片(106)。
5.根据权利要求2所述的精密半导体法兰零部件的焊接工装，其特征在于：所述右法兰头定位块(101)和左法兰头定位块(102)、右底座定位块(103)和左底座定位块(104)组装后同轴心且外径相同，共同紧密安装于法兰头(4)和凸台的内部。
6.根据权利要求1所述的精密半导体法兰零部件的焊接工装，其特征在于：所述法兰头(4)底部与凸台交界处为焊缝，焊缝内缘一周为内侧焊缝(6)，焊缝外缘一周为外侧焊缝(5)。
7.根据权利要求1所述的精密半导体法兰零部件的焊接工装，其特征在于：所述中心定位模块(1)和平行定位模块(2)的材质为304不锈钢。
8.一种精密半导体法兰零部件的焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）首先将右底座定位块(103)和左底座定位块(104)分别从左右合并安装于底座(3)凸台的中空内部，利用倒角的斜角自动对心原理保证较高的同轴度；
（2）然后将右法兰头定位块(101)和左法兰头定位块(102)安装于法兰头(4)中心的空腔内部，利用倒角的斜角自动对心原理保证较高的同轴度；
（3）再将定位轴(105)的粗部竖直穿过右法兰头定位块(101)和左法兰头定位块(102)、右底座定位块(103)和左底座定位块(104)形成的环形中心，分别通过一组中心锁紧螺母(107)紧固，完成中心定位模块(1)的组装；
（4）焊接法兰的外侧焊缝(5)，并在法兰零部件未冷却时拆除中心定位模块(1)；
（5）安装平行定位模块(2)，将右矫正环(201)和左矫正环(202)从左右两侧组装包裹在法兰头(4)的外侧，且组装后将平行度锁紧螺母(203)旋入螺纹孔锁紧，完成平行定位模块(2)的组装；
（6）焊接法兰的内侧焊缝(6)，最后拆除平行定位模块(2)，完成全部焊接。
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